DE894286C

DE894286C - Synchronously controlled load switch for step control devices of transformers or chokes

Info

Publication number: DE894286C
Application number: DES6432D
Authority: DE
Inventors: Max Schwaiger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-07-23
Filing date: 1942-07-24
Publication date: 1953-10-22

Description

Synchron gesteuerter Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren oder Drosseln Die Erfindung bezieht sich auf einen synchron gesteuerten Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren oder Drosseln. Bei Reguliertransformatoren hat der Lastschalter die Aufgabe, den Laststrom von der einen auf die andere Wicklungsanzapfung umzulegen. Er arbeitet meist mit Überschaltmitteln, die den durch die Überbrückung der Wicklungsanzapfungen während des Umschaltens entstehenden Ausgleichstrom herabsetzen. Wenn der Lastschalter nicht selbst- von Stufe zu Stufe schaltet, werden Stufenwähler verwendet, die abwechselnd durch den Lastschalter stromlos gemacht werden. Der jeweils stromlose Stufenwähler kann dann auf eine andere Wicklungsstufe umgeschaltet werden. Die Schaltbeanspruchungen werden besonders klein, wenn es gelingt, beim oder kurz vor dem Nulldurchgang des Laststroms oder des Summenstroms aus Laststrom und Ausgleichstrom zu schalten. Dies ist durch synchrone Steuerung des Lastschalters möglich, indem man z. B, durch einen Synchronmotor den unter der Einwirkung eines geladenen Kraftspeichers stehenden Lastschalter auslösen läßt. Jedoch ergeben sich hier meist dadurch Schwierigkeiten, daß die Phasenlage des Laststroms Veränderungen unterworfen ist. Der Nulldurchgang des Laststroms kann sich dadurch zeitlich verlagern, während der Nulldurchgang des Ausgleichstroms, der bei Verwendung von Ohmschen Widerständen als Überschaltmittel keine Phasenverschiebung hat, relativ zur Spannungskurve festliegt.Synchronously controlled load switch for step control devices from Transformers or chokes The invention relates to a synchronously controlled Load switch for step control devices of transformers or chokes. at Regulating transformers, the load switch has the task of taking the load current from the to transfer one to the other winding tap. He mostly works with switching media, that by bridging the winding taps during the switchover Reduce the compensating current that occurs. If the load switch does not work by itself Stage to stage, stage selectors are used, which alternate through the Load switches are de-energized. The currentless tap selector can then can be switched to a different winding stage. The switching loads are especially small if it succeeds at or shortly before the zero crossing of the load current or to switch the total current of load current and equalizing current. This is through synchronous control of the load switch possible by z. B, by a synchronous motor trigger the load switch under the influence of a charged energy storage mechanism leaves. However, difficulties usually arise here because the phase position the load current is subject to changes. The zero crossing of the load current can shift in time as a result, during the zero crossing of the equalizing current, when using Ohmic resistances as switching means has no phase shift, is fixed relative to the voltage curve.

Die Erfindung beseitigt bzw. verringert diese Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß wird dadurch der Einfluß der Phasenlage des Laststroms auf den Schaltvorgang verringert, daß der Ausgleichstrom größer, vor allem mehrfach so groß gemacht wird wie der halbe Nennlaststrom. Dies ist ohne weiteres durch entsprechende Abgleichung der Überschaltmittel auf die Stufenspannung möglich.The invention eliminates or reduces these difficulties. According to the invention this reduces the influence of the phase position of the load current on the switching process, that the equalizing current is made larger, especially several times as large as half that Rated load current. This can be done easily by a corresponding adjustment of the switching means on the step voltage possible.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. i zeigt einen synchron gesteuerten Lastschalter für einen Reguliertransformator. Der bewegliche Schaltkontakt i ist mit dem Lastleiter 2 verbunden. Mit dem Kontakt i arbeiten die feststehenden Kontakte 31 bis 34 zusammen. Die Kontakte 31 und 32, 33 und 34 sind je durch einen Widerstand 4, 5 verbunden. Der Kontakt 31 ist mit einem Stufenwähler 6, der Kontakt 34 mit einem Stufenwähler 7 verbunden. Die Stufenwähler 6, 7 werden in bekannter Weise durch ein besonderes Getriebe, das der Einfachheit halber weggelassen ist, an den Anzapfungen der Regelwicklung entlanggeschaltet. Auf der Welle des Kontaktes i sitzt der Arm 8, an dem das eine Ende einer Kraftspeicherfeder 9 befestigt ist, deren anderes Ende mit einer Kurbel io der Welle ii verbunden ist. 15 ist ein Sperrnocken, der mit einer . von der unrunden Scheibe 13 gesteuerten Klinke 14 zusammenarbeitet. Die Welle i i wird von einem Synchronmotor 12 angetrieben.Fig. I shows a synchronously controlled load switch for a regulating transformer. The movable switching contact i is connected to the load conductor 2. With the contact i the fixed contacts 31 to 34 work together. Contacts 31 and 32, 33 and 34 are each connected by a resistor 4, 5. Contact 31 is with a step selector 6, the contact 34 connected to a step selector 7. The level selector 6, 7 are in a known manner by a special gear, the simplicity is omitted for the sake of convenience, connected along the taps of the control winding. On the shaft of the contact i sits the arm 8, on which one end of a force storage spring 9 is attached, the other end of which is connected to a crank io of the shaft ii. 15 is a locking cam with a. controlled by the non-circular disc 13 Pawl 14 cooperates. The shaft i i is driven by a synchronous motor 12.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Soll der Laststrom von dem Stufenwähler 6 auf den Stufenwähler 7 umgelegt werden, dann wird der über ein Getriebe mit der Welle i i gekuppelte Synchronmotor 12 vorübergehendeingeschaltet. Beider Drehung der Welle i i wird zunächst die Kraftspeicherfeder 9 gespannt. Dann wird durch die unrunde Scheibe 13 die Klinke 14 ausgerückt, so daß nun der Kontakt i der Kraft der Feder 9 folgen kann. Er schwingt rasch in der Pfeilrichtung zu dem Kontakt 34 hinüber. Sobald dies geschehen ist, wird der Synchronmotor 12 wieder abgeschaltet. Die Einzelheiten der Synchronsteuerung solcher Schalter, die an sich bekannt sind oder auch Gegenstände früherer Vorschläge bilden, sollen hier nicht geschildert werden.The device works as follows: Should the load current of the Step selector 6 are switched to the step selector 7, then it is via a gear synchronous motor 12 coupled to shaft i i is temporarily switched on. In the Rotation of the shaft i i, the energy storage spring 9 is first tensioned. Then it will be by the non-circular disc 13, the pawl 14 disengaged, so that now the contact i the force of the spring 9 can follow. He swings quickly in the direction of the arrow to that Contact 34 over. Once this is done, the synchronous motor 12 is back switched off. The details of synchronous control of such switches, per se are known or also form the subject of earlier proposals, are not intended here are portrayed.

Liegt,der Synchronmotor an Spannung, beispielsweise an der Stufenspannung des Reguliertransformators, dann sind die Nocken der Scheibe 13 derart angeordnet und die Kontakte 31 bis 34 derart längs des Schalterweges verteilt, daß beispielsweise nach dem ersten Nulldurchgang der Stufenspannung der Laststrom bei 31 abgeschaltet wird und daß die Abschaltung am Kontakt 32 beim oder kurz vor dem zweiten Nulldurchgang der Stufenspannung erfolgt. Dies läßt sich leicht auch durch entsprechende Abstimmung der-Feder- und Massenkräfte erreichen. In bekannter Weise wird bei der Betätigung des Kontaktes i der Laststrom, der zunächst unmittelbar über den Kontakt 31 zum Stufenwähler 6 fließt, in .dem Augenblick, in dem der Kontakt i den Kontakt 31 verläßt, über den Kontakt 3'2 und den Widerstand 4 dem Stufenwähler 6 zugeleitet. Bei der darauffolgenden Überbrückung der Kontakte 32 und 33 verteilt sich der Laststrom j e zur Hälfte über die Widerstände 4, 5 auf die Stufenwähler 6, 7, und es, kommt durch die Überbrückung ein Ausgleichstrom zustande. Die Summe aus halbem Laststrom und Ausgleichstrom wird weiterhin abgeschaltet, wenn der Kontakt i den Kontaikt 32 verläßt. Es fließt dann der ganze Laststrom über den Kontakt 33 und den Widerstand 5 zum Stufenwähler 7, bis schließlich am Ende der Schaltbewegung der Widerstand 5 durch Überbrückung der Kontakte 33, 34 kurzgeschlossen wird.If the synchronous motor is connected to voltage, for example to the step voltage of the regulating transformer, then the cams of the disc 13 are arranged and the contacts 31 to 34 are distributed along the switch path in such a way that, for example, after the first zero crossing of the step voltage, the load current is switched off at 31 and that the switch-off at contact 32 takes place at or shortly before the second zero crossing of the step voltage. This can easily be achieved by appropriate coordination of the spring and inertial forces. In a known manner, when the contact i is actuated, the load current, which initially flows directly via the contact 31 to the tap selector 6, is passed through the contact 3'2 and the resistor 4 at the moment when the contact i leaves the contact 31 fed to the step selector 6. When the contacts 32 and 33 are subsequently bridged, half of the load current is distributed over the resistors 4, 5 to the tap selector 6, 7, and the bridging creates an equalizing current. The sum of half the load current and the equalizing current is still switched off when the contact i leaves the contact 32. The entire load current then flows through the contact 33 and the resistor 5 to the tap selector 7, until finally, at the end of the switching movement, the resistor 5 is short-circuited by bridging the contacts 33, 34.

In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von der Zeit t für jene. Schaltstellung, in der der Kontakt i die Kontakte 32, 33 überbrückt, die Summe 13 des Ausgleichstroms 18 und des halben Laststroms 170 für ,das 'VLektorbild.der Fig. 3, der Summenstrom 17 für das Vektorbild,der Fig. 4 und der Summenstrom 16 für reine Wirklast aufgetragen.In Fig. 2 are as a function of time t for those. Switch position, in which the contact i bridges the contacts 32, 33, the sum 13 of the equalizing current 18 and half the load current 170 for "the" VLektorbild.der Fig. 3, the total current 17 for the vector image, FIG. 4 and the total current 16 for pure active load.

Fig. 3 zeigt für Blindlast das Vektordiagramm aus dem Summenstrom 15, dem halben Laststrom 170 und dem Ausgleichstrom 18. Der Ausgleichstrom 18 ist mit,der Stufenspannung in Phase, da er sich über die Ohmschen Widerstände 4, 5 schließt. Auch der Summenstrom 15 ist in :der Phase nur sehr wenig gegen die Stufenspannung verschoben, da der halbe Laststrom 170 erfindungsgemäß verhältnismäßig klein gegenüber dem Ausgleichstrom 18 ist. Die Phasenverschiebung wird noch geringer, wenn der halbe Laststrom 170 nicht ausschließlich von einer Blindlast, sondern von einer gemischten Belastung herrührt, und verschwindet vollkommen, wenn an dem Transformator nur eine Wirklast liegt. In diesem Fall liegen die Vektoren 15, 170, 18 in einer Linie.3 shows the vector diagram for reactive load from the total current 15, half the load current 170 and the equalizing current 18. The equalizing current 18 is in phase with the step voltage because it closes via the ohmic resistors 4, 5. The total current 15 is also only shifted very slightly against the step voltage in the phase, since half the load current 170 is, according to the invention, relatively small compared to the equalizing current 18. The phase shift becomes even smaller if half the load current 170 does not come exclusively from a reactive load, but from a mixed load, and disappears completely if only an active load is applied to the transformer. In this case, the vectors 15, 170, 18 lie in a line.

Würde der Ausgleichstrom, der bei der überbrückungder Kontakte 32 und 33 entsteht, wie in der Regel verhältnismäßig klein sein, würde er beispielsweise, wie die Fig.4 im Vektordiagramm zeigt, etwa gleich dem halben Nennlaststrom sein, dann würde sich bei Blindlast eine Phasenverschiebung des Summenstroms 17 von 45° gegen die Stufenspannung ergeben. 17o bedeutet in Fig. 4 wieder den halben Laststrom bei Blindlast, 18o den Ausgleichstrom, der jetzt wesentlich kleiner ist als in F'ig. 3. Bei Wirklast wird der Summenstrom 17-mit dem Vektor der Stufenspannung zusammenfallen. Der Nulldurchgang des Summenstroms würde sich je nach der Belastungsart zeitlich stark verlagern. Bei reiner Wirklast würde der Nulldurchgang im Punkt i9, bei induktiver Last im Punkt 2o erfolgen. Vorausgesetzt, daß infolge der Synchronsteuerung der Kontakt i den Kontakt 32 beim oder kurz vor dem Nulldurchgang der Stufenspannung verläßt, würde sich nur für Wirklast der richtige Zeitpunkt für die Abschaltung ergeben, d. h. es wird im Punkt i9 abgeschaltet. Für Blindlast dagegen, beider ebenfalls wieder im Punkt i9 geschaltet wird, würde der Nulldurchgang des Summenstroms 17 viel zu spät, im Punkt 2o, liegen. Die Schalterkontakte würden hier sehr stark beansprucht werden. Dies gilt also für die ungünstigen Größenverhältnisse von Last- und AusgleichstrOm etwa gemäß Fig. q..Would the equalizing current that occurs when the contacts 32 and 33 arises, as is usually relatively small, if it were, for example, as Fig. 4 shows in the vector diagram, be approximately equal to half the nominal load current, then with a reactive load there would be a phase shift of the total current 17 of 45 ° against the step voltage. 17o in FIG. 4 again means half the load current with reactive load, 18o the equalizing current, which is now much smaller than in Fig. 3. In the case of an active load, the total current 17-will coincide with the vector of the step voltage. The zero crossing of the total current would vary in time, depending on the type of load relocate heavily. With a pure active load, the zero crossing would be at point i9, with an inductive one Load at point 2o. Provided that as a result of the synchronous control Contact i the contact 32 at or shortly before the zero crossing of the step voltage leaves, the correct time for the shutdown would only be for active load result, d. H. it is switched off at point i9. For reactive load, on the other hand, both also is switched again at point i9, the zero crossing of the total current 17 much too late, at point 2o. The switch contacts would be here are very heavily used. So this applies to the unfavorable proportions of load and equalization currents as shown in Fig. q ..

Bei den Größenverhältnissen gemäß Fig. 3 dagegen, fällt auch bei reiner Blindlast der Nulldurchgangspunkt 2 1 nahezu mit dem Abschaltpunkt 19 zusammen. Bei Änderung der Belastungsart verschiebt sich der Nulldurchgang des Summenstroms nur in dem kleinen Bereich zwischen dem Punkt r9 und 2,1, d. h. die synchrone Schaltung arbeitet hier immer gleich gut, unabhängig davon, welchen Charakter die Belastung des Transformators hat.In the proportions shown in FIG. 3, however, the zero-crossing point 2 1 falls even in pure reactive load almost together with the cut-off point 1 9. When the type of load changes, the zero crossing of the total current only shifts in the small area between point r9 and 2.1, ie the synchronous circuit always works equally well here, regardless of the nature of the load on the transformer.

Überraschend bei der Erfindung ist, daß die starke Erhöhung des Ausgleichstroms, die doch wegen Erhöhung der Stromstärke eigentlich die Schaltang erschweren sollte, bei synchron gesteuerten Lastschalteranordnungen die Schaltverhältnisse wesentlich verbessert.What is surprising about the invention is that the strong increase in the equalizing current, which should actually make switching more difficult due to the increase in the amperage, with synchronously controlled load switch arrangements, the switching ratios are significant improved.

Im erläuterten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daßdie einzelnen Schaltschritte, Einschaltung des Widerstandes q., Überbrückung der Stufen, Kurzschließen des Widerstandes 5 im Abstand einer Halbwelle der Stufenspannung aufeinanderfolgen. Dies ist jedoch nicht notwendig, sondern die Kontaktabstände, Massen- und Federkräfte des Lastschalters, können auch so ausgeglichen sein, daß zwischen je zwei Schaltvorgängen zwei oder mehrere Spannungshalbwellen liegen. Die Erfindung ist auch dort anwendbar, wo bei Überbrückung der Stufen durch überschaltmittel q., 5 die übrigen Schaltakte und die Aufhebung der Überbrückung durch getrennte Schalter ausgeführt wird, weil auch hier die Erfindung stets die Gewähr bietet, daß bei der Aufhebung der Überbrückung der Belastungscharakter praktisch keinen Einfluß auf den Nulldurchgang des Summenstroms hat.In the illustrated embodiment it is assumed that the individual Switching steps, switching on the resistor q., Bridging the steps, short-circuiting of the resistor 5 successively at a distance of a half-wave of the step voltage. However, this is not necessary, but rather the contact distances, mass and spring forces of the load switch, can also be balanced so that between every two switching operations two or more voltage half-waves lie. The invention can also be used there where when bridging the stages by switching means q., 5 the remaining switching acts and the override is performed by separate switches because Here, too, the invention always offers the guarantee that when the bridging is canceled the load character has practically no effect on the zero crossing of the total current Has.

Claims

PATENT CLAIM: Synchronously controlled load switch for step control devices of transformers or chokes, in which the over-switching means brought about Bypassing the control stages at or shortly before the zero crossing of the current sum is canceled from half the nominal load current and equalizing current, characterized in that that the switchover means are matched to the step voltage in this way; that the Compensating current is greater than half the nominal load current and, above all, a multiple of this current is.